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金属橡胶的研究进展及其应用李拓;白鸿柏;路纯红;李玉龙【摘要】作为一种新型的弹性多孔材料,金属橡胶为航空航天、空间技术等领域的发展提供了有力的技术支持,其制备工艺、力学性能、本构关系是金属橡胶研究的基础和关键.本文从制备工艺、隔振、密封、过滤、吸声降噪等方面阐述了金属橡胶的理论进展以及工程应用,简要地对金属橡胶的发展趋势进行了展望,拓宽了有待进一步研究的领域.%As a new kind of elastic porous material, metal rubber provides a strong tool for the advancement in many engineering fields, such as aviation, spaceflight, and so on. Preparation process, force characteristic research and constitutive relationship research are the foundations and key points for the metal rubber research. The preparation and basic characteristics of metal rubber were introduced, and the theoretical advances and engineering applications in aspects of vibration reduction, sealing, filtration, sound absorption and others were described. The future directions of this field were indicated. Finally, key topics for further research were pointed out.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】6页(P85-90)【关键词】金属橡胶;制备工艺;隔振;密封;过滤;吸声降噪【作者】李拓;白鸿柏;路纯红;李玉龙【作者单位】军械工程学院,河北石家庄 053003;军械工程学院,河北石家庄053003;军械工程学院,河北石家庄 053003;军械工程学院,河北石家庄 053003【正文语种】中文【中图分类】TB33220世纪60年代初，前苏联为了满足其空间飞行器能够适应一些特殊工作环境(如超高低温、高压、真空等)的需求，研制了多孔金属橡胶材料。
金属橡胶可变形材料三维参数化实体建模研究董秀萍;黄明吉;李星逸;孟祥才【期刊名称】《材料科学与工艺》【年(卷),期】2010(018)006【摘要】金属橡胶可变形材料内部不锈钢丝的勾连结构对其减振、过滤、吸声降噪等性能都有重要影响,MR材料的制备主要依赖于经验参数和多次尝试的方法,极大地限制了此种新材料的推广应用,为了实现此类新材料的参数化设计,提出了基干CAD技术对MR材料进行三维结构建模的方法,利用AutoCAD的二次开发工具ObjectARX,开发了交互武参数化设计的应用程序,该程序以离散和自适应算法重点解决钢丝重叠问题,使得MR三维模型更加真实可靠.研究结果表明:该方法实现了MR材料的参数化设计,可明显缩短产品开发周期,建立的模型可用于统计计算MR 材料的固相体积分数和钢丝接触点数以预报预测其性能-结构关系.【总页数】6页(P785-790)【作者】董秀萍;黄明吉;李星逸;孟祥才【作者单位】北京工商大学,机械工程学院,北京,100048;北京科技大学,机械工程学院,北京,100083;佳木斯大学,材料科学与工程学院,黑龙江,佳木斯,154007;佳木斯大学,材料科学与工程学院,黑龙江,佳木斯,154007【正文语种】中文【中图分类】TG142.7【相关文献】1.三维五向编织复合材料单胞实体模型及参数化 [J], 李金超;陈利2.金属橡胶材料恢复力的三维模型 [J], 刘远方; 白鸿柏; 李冬伟; 王尤颜; 陶帅3.金属橡胶材料恢复力的三维模型 [J], 刘远方; 白鸿柏; 李冬伟; 王尤颜; 陶帅4.颗粒增强金属基复合材料参数化建模研究 [J], 信振洋; 王悦; 苗文成; 陈华辉5.颗粒增强金属基复合材料参数化建模研究 [J], 信振洋; 王悦; 苗文成; 陈华辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
材料力学通常研究的模型材料力学是研究材料在外力作用下的变形和破坏行为的学科。
在材料力学领域，研究者通常使用各种模型来描述材料的力学性质和行为。
这些模型可以帮助我们理解材料的力学行为，并为工程设计和材料选择提供依据。
弹性模型是材料力学中最基本的模型之一。
它假设材料在外力作用下会发生弹性变形，即在去除外力后能够恢复到初始状态。
弹性模型通常使用胡克定律来描述材料的弹性行为。
胡克定律表明，当外力对材料施加一个小的变形时，材料的应力与应变之间的关系是线性的。
这个模型在很多工程应用中都非常有用，例如弹簧和橡胶等弹性材料的设计。
除了弹性模型，塑性模型也是材料力学研究中常用的模型之一。
与弹性模型不同，塑性模型描述的是材料在外力作用下发生永久变形的行为。
在塑性模型中，材料的应力-应变关系是非线性的。
塑性模型可以帮助我们理解金属的塑性变形行为，以及材料的屈服和硬化等特性。
除了弹性和塑性模型，材料力学还研究了许多其他的模型，例如粘弹性模型和断裂模型等。
粘弹性模型结合了弹性和粘性两种行为，用于描述某些特殊材料的力学行为。
断裂模型研究材料在外力作用下发生断裂的行为，以及预测材料的断裂韧性和破坏模式。
除了这些基本的模型外，材料力学还使用了一些复杂的模型来描述材料的特殊行为。
例如，材料的疲劳行为可以使用疲劳模型来描述，材料的接触行为可以使用接触模型来描述。
这些模型在材料力学研究和工程应用中起到了重要的作用。
材料力学通常研究的模型包括弹性模型、塑性模型、粘弹性模型、断裂模型等。
这些模型可以帮助我们理解材料的力学行为，并为工程设计和材料选择提供依据。
在实际应用中，根据具体情况选择合适的模型可以更好地预测材料的力学行为，从而提高工程的安全性和可靠性。
第22卷 第1期2007年2月实 验 力 学J OU RNAL OF EXPERIM EN TAL M ECHANICSVol.22 No.1Feb.2007文章编号:100124888(2007)0120001206不同温度下橡胶的动态力学性能及本构模型研究3王宝珍1,胡时胜1,周相荣2(1.中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室,安徽合肥230026;2.中国船舶重工集团上海船舶设备研究所,上海200031)摘要:利用带有温度调控装置的SHPB(Split Hop kinson Pressure Bar)试验装置和岛津材料试验机,测定了CR橡胶在不同温度(-20℃～50℃),不同应变率(5×10-3/s～3×103/s)条件下的应力应变曲线。
结果表明:CR橡胶的力学性能具有温度敏感性和应变率敏感性,两者有一定的等效性,且在动态条件下,-20℃时的应力应变曲线表现出向“玻璃态”转变的特性。
本文在以前研究者提出的率相关本构模型的基础上进行了改进,同时考虑了温度效应的影响,提出了一个能描述CR橡胶在不同温度和应变率下的一维压缩力学行为的本构模型,该模型和试验数据有很好的一致性,为数值模拟提供了重要的依据。
关键词:橡胶;SH PB;温度效应;应变率效应;玻璃化转变温度中图分类号:O347;TQ33.7+3 文献标识码:A0 引言 橡胶属于一种高聚物材料,具有高弹性、低阻抗、粘弹性等力学性能,在汽车、船舶、电子、建筑及机械工业等行业中常用作冲击吸能和抗震材料,具有重要的社会价值和经济价值。
但橡胶材料的力学性能会受到环境温度和应变率的影响,且两者还存在一定的等效关系。
不仅如此,随着温度和应变率的变化,橡胶材料还可呈现出三种不同的力学形态,即:粘流态、橡胶态和玻璃态。
一旦力学状态发生改变,其良好的力学性能也无法体现,使用价值就会受到很大的影响。
因此研究橡胶在不同温度、不同应变率下的力学性能具有十分重要的意义。
⼏种典型的橡胶材料超弹性本构模型及其适⽤性橡胶材料具有良好的粘弹性，被⼴泛⽤作密封、减振部件。
橡胶作为⼀种超弹性材料，其物理化学性能与⾦属材料有很⼤差别。
橡胶材料的主要特点不可压缩性：橡胶材料的泊松⽐µ⼀般在0.45～0.4999范围内变化，接近于液体的泊松⽐(1) 不可压缩性：0.5，因此橡胶可以看作是⼀种体积近似不可压缩的材料。
⼤变形特性：橡胶⾼分⼦材料变形很⼤，⽽其弹性模量与⾦属材料相⽐却⼩很多。
橡胶材料(2) ⼤变形特性：的变形范围⼀般在200%～500%，甚⾄能够达到1000%，很多⾦属材料的变形则不⾜0.5%。
(3) ⾮线性：⾮线性：橡胶材料具有三重⾮线性，即⼏何⾮线性、材料⾮线性和边界⾮线性。
橡胶材料的应⼒-应变关系具有明显的⾮线性，其⼒学性能与环境条件、应变历程、加载速率等因素有很⼤关联，且随时间延长⽽不断变化。
本构模型及其适⽤性从20世纪40年代⾄今，国内外许多学者提出了许多橡胶材料的本构模型，⼤致可分为两⼤类：基于应变能函数的唯象模型和基于分⼦链⽹络的统计模型。
基于应变能函数的唯象模型⼜可分为两类。
⼀类是以应变不变量表⽰的应变能密度函数模型，这类模型在处理橡胶弹性时，可以把橡胶材料的变形看成是各向同性的均匀变形，从⽽将应变能密度函数表⽰成变形张量不变量的函数，⽐如：Mooney-Rivlin模型、Yeoh模型等。
另⼀类是以主伸长表⽰的应变能函数模型，⽐如：Valanis-Landel模型、Ogden模型等。
基于分⼦链⽹络的统计模型按照分⼦链的统计特性可分为两类：⾼斯链⽹络模型和⾮⾼斯链⽹络模型。
其中最具代表性的分⼦统计学模型包括Treloar模型以及Arruda-Boyce的8链模型。
下⾯对⼏种常见的本构模型进⾏简要介绍：Mooney-Rivlin模型Mooney-Rivlin模型是⼀个⽐较常⽤的模型，⼏乎可以模拟所有橡胶材料的⼒学⾏为。
其应变能密度函数模型为：对于不可压缩材料，典型的⼆项三阶展开式为：式中：N、Cij和dk为材料常数，由实验确定。
橡胶的力学行为研究橡胶作为一种重要的材料，在现代工业中应用广泛，其力学行为的研究也备受关注。
本文将从橡胶的力学性质、本构模型、疲劳断裂等方面进行探讨，以期为读者提供对橡胶力学行为的深入了解。
一、橡胶的力学性质橡胶的力学性质不同于金属等刚性材料，其特点在于具有较大的伸张性和回复性。
在力学载荷作用下，橡胶会发生形变，而且能在去除载荷后回复原状。
因此，橡胶的力学性质可以用应变-应力曲线来描述。
应变-应力曲线通常呈现出典型的S形，这是由于橡胶受到负荷后，其分子链发生撕裂、折叠等变化，形成多种不同结构，使其活性增强并逐渐体现出超弹性质。
在应变较小的情况下，橡胶的应变随应力成正比例增加，形成线性弹性区，而在应变较大的情况下，应力-应变曲线呈现出平台状态，即橡胶处于极限状态。
二、本构模型理解橡胶的力学性质的一个关键是合理建立本构模型。
常见的橡胶本构模型包括虚拟粘性链模型、非线性弹簧等。
虚拟粘性链模型假定橡胶分子链仍然具有链状结构，沿链向延伸，其受到载荷后可以发生变形，即使拉伸后也可自然回复。
虚拟粘性链模型的基本思想是将橡胶分子链视成若干虚拟的粘性链组成的链群，因此从链的角度可视为一个串联的弹簧和粘性阻尼组成的元件，适合模拟低速冷却下橡胶材料的力学性质等。
非线性弹簧模型则认为橡胶分子链由于碳链间的吸引力和静电作用力而相互连接，将橡胶弹性模量分解为线性弹性模和非线性弹性模两部分，可适用于预测橡胶在快速撕裂或快速载荷下的响应。
三、疲劳断裂橡胶的疲劳性能是指在重复作用下，材料发生裂纹的能力。
橡胶的疲劳断裂在结构工程中的应用是非常广泛的，但其疲劳断裂机制还存在着许多争议与未解之谜。
橡胶材料的疲劳性能通常是通过施加不同倍数的载荷来评估的，即疲劳试验。
疲劳曲线通常为S-N曲线（Wöhler曲线），它描述了材料在确定平均应力水平下的疲劳寿命。
S-N曲线的斜率为Wöhler指数，表征了材料的疲劳强度。
有研究发现，橡胶在疲劳作用下，其分子链可能会被大量拉伸、旋转和剪切，使分子链之间的相互作用受到影响，进而导致材料断裂。
收稿日期:2003-07-08;修订日期:2004-05-10作者简介:郭宝亭(1963-),男,辽宁沈阳人,北京航空航天大学能源与动力工程学院博士后,主要从事转子动力学、结构强度及振动试验技术研究.第19卷 第3期2004年6月航空动力学报Journa l of Aerospace PowerV o l 119N o 13Jun . 2004文章编号:100028055(2004)0320314206金属橡胶材料的理论模型研究郭宝亭1,朱梓根1,崔荣繁2,庞 为2(1.北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100083;2.沈阳黎明航发集团公司技术中心,沈阳110043)摘要:金属橡胶因此类金属构件具有类似橡胶的弹性而得名。
本文从金属橡胶的成型工艺特点出发,以弹簧理论为基础,通过建立金属橡胶材料的力学模型,对材料的刚度特性进行理论分析,给出了金属橡胶材料的本构关系,为开发金属橡胶材料的产品设计与应用提供理论依据。
关 键 词:航空、航天推进系统;金属橡胶;模型;成型非受压面;非线性中图分类号:V 23119 文献标识码:ATheoreti ca l M odel of M et a l -RubberGUO Bao 2ting ,ZHU Zi 2gen ,CU I Rong 2fan(1.Schoo l of Jet P ropulsi on ,Beijing U n iversity of A eronautics and A stronautics ,Beijing 100083,Ch ina ;2.Shenyang L i M ing A eroengine Group Co rpo rati on L TD ,Shenyang 110043,Ch ina )Abstract :M etal 2R ubber (M R )is a m etalm aterial ,and its elasticity is si m ilar to that of rub 2ber .T he paper ,based on M R traits of fo r m ing techn ics and s p ring theo ry ,de mon strates the m e 2chan ic model of M R and studies the rigidity characteristics th rough theo retic m ethod .Besides ,the paper p resen ts the con stitutive relati on of M R ,w h ich is sign ifican t fo r the M R p roduct design s and app licati on s.Key words :aero s pace p ropulsi on syste m ;M etal 2R ubber (M R );model ;fo r m ing nonp ressing 2surface ;non linear 金属橡胶材料是由金属丝制成的。
